Định nghĩa sớm nhất của flipar là LIDAR, tiếng Anh là Light DeteaTIon và Ranging, tiếng Trung có nghĩa là"e; phát hiện ánh sáng và phạm vi"e;.
Trên thực tế, một định nghĩa chính xác hơn là LADAR: LAser DetecTIon và Ranging, nghĩa là,"e; phát hiện laser và phạm vi"e;. Đây là một định nghĩa được đề xuất vào năm 2004, phù hợp hơn với khái niệm về hòn đảo.
Lidar thực sự là một loại radar hoạt động trong băng quang (băng tần đặc biệt) và ưu điểm của nó là rất rõ ràng:
1. Độ phân giải cực cao: Lidar hoạt động trong dải quang và tần số cao hơn từ 2 đến 3 bậc so với lò vi sóng. Do đó, so với radar vi sóng, lidar có độ phân giải cực cao, độ phân giải góc và độ phân giải tốc độ
2. Khả năng chống nhiễu mạnh: bước sóng laser ngắn, nó có thể phát ra chùm tia laser với góc phân kỳ rất nhỏ (theo thứ tự μrad), hiệu ứng đa đường nhỏ (sẽ không tạo thành phát xạ định hướng và tạo ra hiệu ứng đa đường với sóng vi ba hoặc milimet), các mục tiêu độ cao thấp / cực thấp có thể phát hiện được;
3. Lượng thông tin thu được rất phong phú: khoảng cách, góc, cường độ phản xạ, tốc độ và thông tin khác của mục tiêu có thể được lấy trực tiếp để tạo ra hình ảnh đa chiều của mục tiêu;
4. Có thể làm việc cả ngày: phát hiện hoạt động bằng laser, không phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng bên ngoài hoặc đặc tính bức xạ của chính mục tiêu. Nó chỉ cần phát ra chùm tia laser của riêng mình và thu được thông tin mục tiêu bằng cách phát hiện tín hiệu dội lại của chùm tia laser phát ra.
Nhưng nhược điểm lớn nhất của flipar là nó dễ bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí quyển và khói từ môi trường làm việc. Rất khó để đạt được một môi trường làm việc trong mọi thời tiết.
Phân loại nắp
Nếu việc phân loại của flipar được chia thành các hệ thống, thì chủ yếu có các loại phát hiện trực tiếp và flipar phát hiện kết hợp. Trên thực tế, những gì chúng ta đã đề cập hiện nay, bao gồm lái xe tự động, rô bốt và bệ phóng được sử dụng để khảo sát và lập bản đồ, về cơ bản thuộc về loại bệ phát hiện trực tiếp này. Một số radar đặc biệt, như đo gió và đo tốc độ, thường sử dụng hệ thống kết hợp. Nếu việc phân loại của flipar được chia thành các hệ thống, thì chủ yếu có các loại phát hiện trực tiếp và flipar phát hiện kết hợp. Trên thực tế, những gì chúng ta đã đề cập hiện nay, bao gồm lái xe tự động, rô bốt và bệ phóng được sử dụng để khảo sát và lập bản đồ, về cơ bản thuộc về loại bệ phát hiện trực tiếp này. Một số radar đặc biệt, như đo gió và đo tốc độ, thường sử dụng hệ thống kết hợp.
Theo phân loại ứng dụng, chúng ta có thể phân chia nhiều hơn, chẳng hạn như: máy đo khoảng cách laser, radar hình ảnh ba chiều laser, radar đo tốc độ laser, radar phát hiện khí quyển laser, v.v.
Cho dù đó là máy bay một đường, máy bay đa tuyến hoặc máy bay khảo sát, về cơ bản chúng ta có thể chia nó thành loại radar hình ảnh ba chiều bằng laser.
Trên thực tế, một radar hình ảnh ba chiều bằng laser, nó cần phải có được hai thông tin cốt lõi: thông tin khoảng cách mục tiêu và thông tin góc mục tiêu.
Nếu chúng ta xác định tiêu chuẩn ngồi ba chiều của nó, chúng ta cần lấy thông tin về khoảng cách, góc phương vị và góc nghiêng của nó. Sau đó, chúng tôi tính toán điểm tọa độ ba chiều của mục tiêu dựa trên ba thông tin về khoảng cách, góc phương vị và góc cao độ.
Nói chung, kỹ thuật lấy thông tin góc bằng cách đo bộ mã hóa là rất thành thục. Chúng tôi quan tâm nhiều hơn về làm thế nào để có được thông tin khoảng cách của các hòn đảo.
Radar hình ảnh ba chiều bằng laser có thể thu được dữ liệu đám mây điểm ba chiều của mục tiêu thông qua công nghệ đo góc trực tiếp và góc trực tiếp, và dữ liệu thu được chính là dữ liệu ba chiều. Nó không đòi hỏi một lượng lớn tính toán và xử lý để tạo ra hình ảnh ba chiều mục tiêu và phạm vi laser có độ chính xác rất cao.
Do đó, radar hình ảnh ba chiều bằng laser hiện là cảm biến hiệu quả nhất có thể thu được hình ảnh của một phạm vi rộng ba chiều và cũng là cảm biến hiện có thể có độ chính xác cao nhất của cảnh ba chiều.
A
Phương pháp laser khác nhau
Hiện tại, các phương pháp đo khoảng cách mà chúng ta thường thấy có thể được chia thành các loại rộng: phương pháp thời gian bay (TIme of Fly, TOF) bằng laser và phương pháp tam giác.
Phương pháp thời gian bay bằng laser có thể được chia thành hai loại, một là điều chế xung (công nghệ phạm vi xung) và hai là điều chế pha của điều chế cường độ sóng liên tục bằng laser, đo thông tin khoảng cách thông qua độ lệch pha.
Các rangefinder mà chúng ta có thể thấy trên thị trường, hoặc các dòng đơn và đa dòng, về cơ bản sử dụng ba loại phương pháp khác nhau.
A
Công nghệ xung laser
Nguyên lý của công nghệ phạm vi xung laser rất đơn giản: lấy thông tin khoảng cách của mục tiêu bằng cách đo thời gian bay của xung laser giữa radar và mục tiêu. Một điểm chuẩn được sử dụng ở đây, đó là tốc độ ánh sáng. Tất cả các phép đo phải có mốc. Đối với laser, có hai mốc: tốc độ và tần số (hai mốc chính xác nhất), vì mốc đo được sử dụng cho TOF là tốc độ bay của laser.
Trong số ba phương pháp khác nhau được đề cập ở trên, tôi nghĩ vấn đề kỹ thuật khó khăn nhất là phương pháp phạm vi xung. Nhưng những lợi thế mà nó mang lại là rõ ràng: tốc độ đo rất nhanh. Do phép đo được thực hiện bằng laser có giá trị cực đại cao, khả năng chống nhiễu của nó rất mạnh.
Nhược điểm là khó cải thiện độ phân giải và mạch phát hiện khó khăn. Ví dụ: nếu chúng ta muốn đạt được độ phân giải 1,5 mm cho các pha, chúng ta cần đạt được độ phân giải đồng hồ thời gian là 10 picos giây, tương đương với băng thông 100G. Đây là một kỹ thuật rất khó.
A
Pha laser khác nhau
Phạm vi pha laser, chẳng hạn như công cụ tìm phạm vi laser cầm tay phổ biến, sử dụng phạm vi pha. Nó chủ yếu thu được thông tin khoảng cách bằng cách đo độ lệch pha được tạo ra bởi tín hiệu laser sóng liên tục được điều chế cường độ bay qua lại giữa radar và mục tiêu.
Ưu điểm lớn nhất của công nghệ này: độ phân giải rất cao. Hiện tại, công cụ tìm phạm vi pha trên thị trường chung có thể đạt được độ phân giải ở mức milimet.
Nhược điểm là tốc độ đo chậm hơn phạm vi xung. Rốt cuộc, chúng ta cần hiệu chỉnh độ lệch pha ít nhất là hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm chu kỳ. Trong thực tế, nó tương đương với việc kéo dài thời gian đo theo pha, sau đó tốc độ đo của nó Tương đối thấp. Ngoài ra, độ chính xác đo lường của nó tương đối dễ bị chuyển động hình dạng mục tiêu. Nếu trong điểm sáng đo được, hai mục tiêu song song, thông tin cụ thể mà nó thực sự đo được là trung bình khoảng cách giữa hai mục tiêu, không phải thông tin mục tiêu trước đó hoặc thông tin mục tiêu tiếp theo.
Nhưng trong phạm vi xung, thật dễ dàng để phân tách thông tin như vậy. Ví dụ, đối với xung laser, nếu chúng ta có thể đạt được độ rộng xung 10 nano giây, thì chúng ta có thể phân biệt mục tiêu cách 30 cm từ trước ra sau bằng nhiều tiếng vang.
Thật khó để phân biệt phương pháp này trong các giai đoạn khác nhau. Bởi vì trong quá trình đo, thời gian của nó sẽ dài hơn và thông tin khoảng cách do chuyển động mục tiêu mang lại được đưa vào giá trị đo. Trong thực tế, nó đo thông tin khoảng cách trung bình, không phải thông tin thời gian thực. Nhưng phạm vi xung laser thực sự là thông tin thời gian thực về vị trí hiện tại.
Đây là lý do tại sao flipar cho xe cộ hoặc robot thường sử dụng công nghệ phạm vi xung laser thay vì công nghệ pha.
A
Tam giác
Đo khoảng cách tam giác là để có được thông tin khoảng cách bằng cách đo vị trí hình ảnh của điểm chiếu xạ laser trong máy ảnh. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp tam giác là độ khó kỹ thuật thấp, chi phí cũng rất thấp và độ chính xác của phạm vi ở cự ly gần cũng rất cao. Ví dụ, sử dụng công nghiệp có thể đạt được độ chính xác khác nhau 100 micron.
Nhưng nhược điểm là độ chính xác của nó sẽ giảm dần khi tăng khoảng cách và về cơ bản không thể so sánh với các xung và phạm vi pha.
Một điểm khác, vì máy ảnh CMOS phải sử dụng tia laser liên tục để chiếu sáng đồng bộ, công suất trung bình của nó tương đối thấp và khả năng chống nhiễu của nó sẽ rất mạnh. Phương pháp phạm vi này thường phù hợp cho công việc cận cảnh trong nhà, nhưng không phù hợp với Công việc dưới nền chói ngoài trời hoặc nền chói trong nhà.
Đo khoảng cách tam giác phù hợp hơn cho các cảnh có yêu cầu hiệu suất thấp như robot. Ngoài các khó khăn chi phí và kỹ thuật tương đối cao, phạm vi xung có hiệu suất tuyệt vời trong các khía cạnh khác. Tất nhiên, độ chính xác phạm vi của nó sẽ thấp hơn một chút so với phạm vi pha. Nhưng loại chính xác này, theo công nghệ hiện tại, về cơ bản chúng ta có thể đạt được độ chính xác đo khoảng cách theo thứ tự centimet, hoặc thậm chí vài mm, về cơ bản có thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng của chúng ta trong nhiều trường hợp.
Hướng chính của chúng tôi là sử dụng các dải xung để thực hiện radar đơn tuyến, bao gồm cả radar đa dòng.
A
Ma trận một dòng là gì
Máy chiếu đơn dòng thực sự là máy đo khoảng cách xung laser tần số cao, cộng với quét xoay một chiều. Các tính năng của flipar dòng đơn:
1. Chỉ có một cách để truyền và một cách để nhận, cấu trúc tương đối đơn giản và dễ sử dụng;
2. Tốc độ quét cao và độ phân giải góc cao;
3. Khối lượng, trọng lượng và tiêu thụ điện năng thấp;
4. Độ tin cậy cao hơn;
5. Chi phí thấp;
A
Những người độc thân có thể làm gì?
Trong lĩnh vực lái xe tự trị, về cơ bản, chúng ta thấy máy bay đa tuyến, laser đơn dòng
Radar có thể làm gì?
Như thể hiện trong hình trên, chiếc xe đầu tiên tham gia Thử thách lái tự động DARPA ở Hoa Kỳ là chiếc xe Stanford năm 2005 có tên Stanly. Đây là chiếc xe đã giành chức vô địch năm đó. Chiếc còn lại là xe của Đại học Carnegie Mellon.
Vào thời điểm đó, về cơ bản, họ đang sử dụng một dòng. Đặc biệt đối với chiếc xe cạnh tranh của Đại học Stanford, có năm nắp được lắp đặt ở trên, chúng ta có thể nghĩ nó là người khởi tạo của máy bay nhiều dòng, nhưng nó sử dụng năm nắp đơn để đạt được chức năng nắp nhiều dòng.
Sau khi Velodyne ra mắt phiên bản 64 dòng vào năm 2007, nhiều phương tiện tự lái về cơ bản đã sử dụng các sản phẩm của Velodyne. Nhưng điều này có nghĩa là xe hai bánh không có thị trường trong việc lái xe được hỗ trợ hoặc tự trị? Tôi không nghĩ' Bởi vì, một dòng có một đặc điểm của nó, ví dụ, rất khó để các loại máy đa dòng có thể đạt được các chỉ số kỹ thuật tương tự ở tốc độ lặp lại cao và độ phân giải góc cao. Về mặt phát hiện người đi bộ, phát hiện chướng ngại vật (phát hiện mục tiêu nhỏ) và phát hiện chướng ngại vật phía trước, laser đơn dòng có nhiều ưu điểm hơn so với các máy chiếu đa dòng, bởi vì các radar laser một dòng có thể có độ phân giải góc cao hơn so với các máy bay đa dòng. Điều này rất hữu ích trong việc phát hiện các vật thể nhỏ hoặc người đi bộ. Công nghệ này rất hữu ích trong robot thông minh và robot dịch vụ, và đây cũng là một lĩnh vực nóng.
Nhiều người có thể hỏi một câu hỏi, tại sao nên sử dụng flipar để phát hiện làn đường thay vì máy ảnh. Có phải' thuật toán ADAS rất trưởng thành? Tại sao tôi phải sử dụng flipar?
Điều này là do máy ảnh đặc biệt dễ bị nhiễu từ ánh sáng nền hoặc ánh sáng mạnh. Ví dụ: khi chúng tôi đi bộ trên một đại lộ rợp bóng cây, nếu bóng cây đổ vào các điểm và sau đó kết hợp với các làn đường màu trắng, rất khó để nhận ra các làn đường và xác suất nhận ra là dưới ánh sáng phức tạp hoặc điều kiện ánh sáng mạnh. Xác suất nhận dạng của nó là rất, rất thấp và thuật toán rất phức tạp.
Vì vậy, những lợi ích của việc sử dụng flipar để phát hiện làn đường là gì? Đầu tiên, chúng tôi đang sử dụng laser hồng ngoại, có bức xạ trong dải hồng ngoại thấp hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy. Thứ hai, chúng tôi sẽ thêm một bộ lọc rất hẹp để lọc trực tiếp ánh sáng nền mạnh. Sau đó, chúng tôi sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện nó. Bằng cách này, chúng ta có thể có được hình ảnh chất lượng rất cao của làn đường và thông qua thang độ xám của hình ảnh, rất dễ dàng phát hiện ra làn đường. Nói cách khác, sử dụng flipar để phát hiện làn đường, hiệu suất của nó sẽ cao hơn camera.
Ứng dụng của xe hai bánh trong lái xe được hỗ trợ là phát hiện người đi bộ. Trên thực tế, đây cũng là một ứng dụng phòng ngừa va chạm phía trước, về cơ bản tương tự như phòng ngừa va chạm ô tô. Bởi vì độ phân giải góc của khung hình một dòng có thể cao hơn so với khung hình đa dòng, người đi bộ có thể được phát hiện trước ở khoảng cách xa hơn, để lại nhiều thời gian cảnh báo cho hệ thống điều khiển hoặc người lái xe.
